%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/08.09.22.58
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/08.09.22.58.33
%T Análise da resposta sazonal e interanual da dinâmica florestal utilizando dados do sensor MODIS/MAIAC e medidas in situ em um fragmento de floresta no Sudoeste da Amazônia
%J Analysis of seasonal and interannual response of forestry dynamics using MODIS/MAIAC sensor data and in situ measurements in a forest fragment in Southwest of the Amazon
%D 2018
%8 2018-08-10
%9 Tese (Doutorado em Sensoriamento Remoto)
%P 93
%A Muler, Ranieli dos Anjos de Souza,
%E Shimabukuro, Yosio Edemir (presidente),
%E Borma, Laura de Simone (orientadora),
%E Wagner, Fabien Hubert,
%E Araujo, Alessandro Carioca de,
%E Moura, Yhasmin Mendes de,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K ecofisiologia, secas sazonais e extremas, fenologia, Amazônia, sensoriamento remoto, ecophysiology, seasonal and extreme droughts, phenology, Amazon, remote sensing.
%X Florestas tropicais têm um importante papel no ciclo e estoque de carbono, e na regulação do clima. Nas últimas décadas, severos eventos de seca foram registrados sobre as florestas tropicais amazônicas, a exemplo das secas de 2005, 2010 e 2015/16. Os modelos climáticos têm previsto que estes eventos serão mais frequentes nos próximos anos e reportado, ainda, um aumento na temperatura. Durante períodos de seca, sazonal ou interanual, tem sido observado diferentes respostas da floresta amazônica em termos de capacidade fotossintética do dossel, área foliar, crescimento de madeira e mortalidade. Mas, a dinâmica sazonal da floresta não é impulsionada apenas pela disponibilidade de água, uma vez que sítios de estudo não limitados por água têm mostrado aumento da capacidade fotossintética durante a estação seca, impulsionado pelo aumento de radiação. As questões que envolvem a dinâmica da floresta amazônica sob condições de alterações nos recursos ambientais disponíveis, ainda são objeto de debate. Diante disso, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a resposta sazonal e interanual de um fragmento de floresta de terra firme no Sudoeste da Amazônia à seca, por meio de dados de sensoriamento remoto (SR) e medidas in situ. A área de estudo compreende uma parcela de 5 ha localizada no sítio RJA, estado de Rondônia, que foi monitorada entre 2015/17. Inicialmente foram avaliados os aspectos climatológicos do sítio de estudo, e a intensidade do extremo de seca através do índice Standard precipitation index (SPI). Em seguida, a resposta da floresta foi avaliada sob quatro pontos de vista: i) resposta fenológica do dossel, tomando como base a variação do índice de vegetação Enhanced vegetation index (EVI) e do Green chromatic coordinate (Gcc) como proxy da capacidade fotossintética e produção de folhas novas, derivados do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), com efeitos de nuvens, aerossóis e artefatos da geometria sensor-sol corrigidos pelo algoritmo Multi- Angle Implementation of Atmospheric Correction (MAIAC), ii) resposta fisiológica, com uso de medidas de crescimento do tronco, obtidas com dendrômetros pontuais e, produção de serapilheira iii) resposta ecofisiológica, com uso de atributos funcionais indicativos de tolerância à seca (potencial em que a planta perde 50% da condutividade hidráulica (P50), potencial no ponto de perda de turgor (πTLP) e isohidricidade) e iv) propriedades físicas e químicas do solo, além de umidade do solo e profundidade do lençol freático. Os resultados não demonstraram comportamento padronizado da floresta em relação às variações interanuais do clima. Durante o evento de El-Niño de 2015/16 instaurou-se um episódio de seca de grau leve no sítio de estudo entre novembro de 2015 e maio de 2016, nesse período, foi observada uma redução de ~7% na precipitação e aumento médio de ~1°C na temperatura do ar. Na análise em nível de dossel, uma diminuição do EVI (efeito browning) foi observada durante a estação seca, com respectivo aumento (efeito greenning) ocorrendo na estação chuvosa. O EVI foi um melhor indicativo da maturidade foliar, devido apresentar aumento entre três a cinco meses após o pico de produção de folhas novas visto com o Gcc. Os atributos funcionais P50, πTLP e o predominante comportamento anisohídrico (baixa regulação estomática) das espécies arbóreas monitoradas, indicaram que a floresta apresenta grau moderado de resistência à seca no contexto da parcela de estudo, considerando todas as classes de diâmetro. O crescimento médio anual das árvores foi de 0,18 ± 0,15 cm.ano-1, com menores valores durante a estação seca, e menor incremento entre as espécies de diâmetro < 20 cm. Os atributos funcionais demonstraram que as árvores mais finas são, também, menos resistentes à seca. A água foi o principal fator limitante para a dinâmica xii da floresta em nível de dossel, uma vez que, o EVI (R²=0,37) e a serapilheira total (R²=0,56), apresentaram correlação significativa com a precipitação (α=0,05), e também em nível fisiológico devido a correlação significativa entre crescimento das árvores e a precipitação (R²=0,19) e umidade do solo (R²=0,24) (α=0,05). Durante a ocorrência do episódio de El-Niño em 2015/16, foram observados ΔEVI e ΔGcc negativos. Mas, efeitos no crescimento foram vistos pós El-Niño, sugerindo que a frequência de anomalias negativas na precipitação possa ser crítica para a floresta, independente da intensidade da seca. ABSTRACT: Tropical forests play an important role in carbon cycle and stock, and in climate regulation. In recent decades, severe drought events have been recorded on the Amazon rainforest, as in the case of the 2005, 2010 and 2015/16 droughts. The climate models have predicted that these events will be more frequent in the coming years and also reported an increase in temperature. During periods of drought, seasonal or interannual, different responses of the Amazon forest in terms of photosynthetic capacity of the canopy, leaf area, wood growth and mortality have been observed. However, the seasonal dynamics of the forest is not only driven by the availability of water, since study sites not limited by water have shown increased photosynthetic capacity during the dry season, driven by increased radiation. The issues surrounding the dynamics of the Amazon forest under conditions of changes in available environmental resources are still under discussion. The objective of this study was to evaluate the seasonal and interannual response of a dryland forest fragment in the Southwest of the Amazon to drought, using remote sensing (SR) data and in situ measurements. The study area comprises a plot of 5 ha located on the RJA site, state of Rondônia, which was monitored between 2015/17. The climatological aspects of the study site were evaluated, and the intensity of the drought were measured through the Standard Precipitation Index (SPI). Then the forest response was evaluated from four points of view: i) the canopy phenological response, based on the variation of the vegetation index Enhanced vegetation index (EVI) and the Green chromatic coordinate (Gcc) as a proxy for the photosynthetic capacity and the production of new leaves, derived from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor, with effects of clouds, aerosols and sensor-sol geometry corrected by the Multi-Angle Implementation of Atmospheric Correction (MAIAC) algorithm; ii) physiological response, using trunk growth measurements, obtained with point dendrometers and litterfall (iii) ecophysiological response, using functional attributes indicative of drought tolerance (water potential in which the plant loses 50% of the hydraulic conductivity (P50), water potential at the turgor loss point (πTLP) and isohydricity) and iv) physical and chemical properties of the soil, as well as soil moisture and water table. The results did not demonstrate standardized forest behavior in relation to interannual climate variations. During the El-Niño event of 2015/16, a mild-grade drought episode was established at the study site between November 2015 and May 2016, during which a reduction of ~7% in precipitation and a mean increase of ~ 1 °C at the air temperature. In the canopy level analysis, a decrease in EVI (browning effect) was observed during the dry season, with a corresponding increase (greening effect) occurring in the rainy season. The EVI was a better indicative of leaf maturity, since it presented increase between three and five months after the peak of new leaf production seen with Gcc. The functional attributes P50, πTLP and the predominant anisohydric behavior (low stomatal regulation) of the monitored tree species indicated that the forest presents a moderate degree of resistance to drought in the context of the study plot, considering all classes of diameter. The average annual growth of the trees was 0.18 ± 0.15 cm.year-1, with lower values during xiv the dry season, and smaller increment among the species of diameter <20 cm. Functional attributes have shown that thinner trees are also less resistant to drought. Water was the main limiting factor for forest dynamics at the canopy level, since EVI (R² = 0.37) and total litter (R² = 0.56) presented significant correlation with precipitation (α = 0.05), and also at the physiological level due to the significant correlation between tree growth and precipitation (R² = 0.19) and soil moisture (R² = 0.24) (α = 0.05). During the occurrence of the El-Niño episode in 2015/16, ΔEVI and ΔGcc negative were observed. However, effects on growth were seen after El Niño, suggesting that the frequency of negative precipitation anomalies may be critical to the forest, regardless of the intensity of the drought.
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